Đặt vấn đề Môi trường sống của chúng ta hiện nay đang ngày càng biến đối mạnh mẽ. Các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, giao thông vận tải, hoạt động khai khoáng ngày càng tăng…, là nguyên nhân làm cho môi trường bị huỷ hoại nghiêm trọng, làm cho nhiệt độ trái đất tăng, lỗ thủng tầng ôzôn ngày càng lớn, mưa axít, nghịch đảo nhiệt. Ô nhiễm môi trường, trong đó vấn đề ô nhiễm môi trường đất đang là một vấn đề bức xúc của toàn cầu. Từ trước tới nay người ta thường coi môi trường tự nhiên có khả năng tự làm sạch, tuy nhiên nó cũng chỉ xảy ra ở một ngưỡng nhất định, nếu quá ngưỡng đó thì sẽ gây ra ô nhiễm.
Trong quá trình sinh hoạt, sản xuất hầu hết các phế thải đều quay trở lại môi trường đất, nước dưới các hình thức khác nhau. Sự tích luỹ kim loại nặng trong đất nông nghiệp nói chung và đất nông nghiệp ở các làng nghề nói riêng là một trong những hiểm họa cho môi trường đất. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất đang diễn ra phổ biến nhiều nơi trên thế giới. Đó là một trong những nguyên nhân làm cho diện tích đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp.
Trong môi trường nông nghiệp, đất đóng vai trò vô cùng quan trọng bởi đất là đối tượng chủ yếu trong sản xuất nông nghiệp. Hầu hết các hoạt động sản xuất nông nghiệp đều diễn ra trên bề mặt đất, đặc biệt là các hoạt động trồng trọt, đất đóng vai trò là vật mang đối với cây trồng. Đối với Thái Nguyên, một tỉnh miền núi có nhiều khó khăn, với phần đa dân số hoạt động trong nông nghiệp thì vai trò của đất càng trở nên quan trọng, quyết định đến thu nhập và đời sống của người dân. n 2 Hiện nay, diện tích đất nông nghiệp bị suy giảm đáng kể cả về số lượng và chất lượng.
Nguyên nhân chủ yếu là do hiện tượng ô nhiễm từ chất thải của sinh hoạt, của hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp. Đất là nguồn tài nguyên có giới hạn, có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động nông nghiệp, bảo vệ môi trường và sự sống trên toàn cầu. Thế nhưng hiện nay, chất lượng đất đang ngày một suy giảm, ô nhiễm môi trường đất đang diễn ra trên quy mô rộng lớn. Đặc biệt, ô nhiễm đất bởi các kim loại nặng (KLN) đang là vấn đề thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên toàn thế giới do tính chất độc hại và bền vững của chúng trong môi trường.
Xã Đồng Tiến, 1 xã thuộc khu vực đang đi lên phát triển ngành công nghiệp, cùng với đó là sự ô nhiễm tơi môi trường. Những diện tích đất trồng rau đang bị thu hẹp bởi sự phát triển của công nghiệp, sự ô nhiễm tới môi trường đất ngày càng trở nên là vấn đề quan trọng. Xuất phát từ những yêu cầu khoa học và thực tiễn, dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Thị Phả chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá sự tích lũy kim loại nặng trong đất trồng rau thuộc khu vực xã Đồng Tiến huyện Phổ Yên tỉnh Thái Nguyên”.
Mục đích nghiên cứu đề tài - Trên cơ sở nghiên cứu sự tích luỹ kim loại nặng trong đất nông nghiệp và nước mặt của khu vực xung quanh xã Đồng Tiến – huyện Phổ Yên – tỉnh Thái Nguyên, đánh giá mức độ ô nhiễm chúng của đất. - Đề xuất các giải pháp khắc phục 1. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của địa phương - Nghiên cứu sự tích luỹ Zn, Fe, Mn trong đất nông nghiệp thuộc khu vực xã Đồng Tiến. - Đánh giá hiện trạng môi trường của xã Đồng Tiến n 3 1.
Yêu cầu của đề tài - Tìm hiểu sơ lược về tình hình của địa phương. - Xác định hàm lượng kim loại trong đất và sự tích lũy của chúng trong các đất trồng rau. - Đưa ra giải pháp hạn chế ảnh hưởng.5 Ý nghĩa của đề tài * Ý nghĩa khoa học : - Bước đầu xác định hàm lượng KLN trong đất và sự tích lũy của chúng trong đất trồng rau. - Các số liệu thu thập, tổng hợp phân tích tương đối chính xác có thể sử dụng làm căn cứ để đề xuất biện pháp phù hợp.
* Ý nghĩa thực tiễn - Đề tài nghiên cứu về các vấn đề rau sạch vấn đề môi trường là những vấn đề cần được quan tâm của xã hội. - Đề tài là một bước tập duyệt cho sinh viên tiếp cận với thực tiễn xã hội, nâng cao trình độ nhận thức có cơ hội vận dụng những điều đã học vào thực tiễn. - Quá trình thực hiện đê tài , sinh viên được đống vai trò như một cán bộ, tập sự là bước đệm cho sinh viên thu thập kiến thức, chuẩn bị cho công việc tương lai. n 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
Cơ sở khoa học 2.1 Cơ sở lý luận * Khái niệm môi trường : Môi trường là một tổ hợp các yếu tố tự nhiên và xã hội bao quanh bên ngoài của một hệ thống nào đó. Chúng tác động lên hệ thống này và xác định xu hướng và tình trạng tồn tại của nó. Môi trường có thể coi là một tập hợp, trong đó hệ thống đang xem xét là một tập hợp con. Môi trường của một hệ thống đang xem xét cần phải có tính tương tác với hệ thống đó.
* Khái niệm ô nhiễm môi trường : Ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính chất của môi trường, vi phạm tiêu chuẩn môi trường, thay đổi trực tiếp hoặc gián tiếp các thành phần và đặc tính vật lý, hóa học, nhiệt độ, sinh học, chất hòa tan, chất phóng xạ… ở bất kỳ thành phần nào của môi trường hay toàn bộ môi trường vượt quá mức cho phép đã được xác định. * Khái niệm ô nhiễm môi trường đất : Ô nhiễm đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất gây ô nhiễm. Đất bị ô nhiễm có thể phân loại theo nguồn gốc phát sinh, hoặc các tác nhân gây ô nhiễm: Do chất thải sinh hoạt, do hoạt động công nghiệp, do hoạt động nông nghiệp, do chất độc hoá học. Ô nhiễm đất sẽ làm đảo lộn cân bằng sinh thái, suy giảm các chất dinh dưỡng và phá huỷ cấu trúc của đất.2 Cơ sơ pháp lý - Luật bảo vệ môi trường 2005 - QCVN 03:2008 BTNMT - TCVN 5939 - 1995: Chất lượng không khí – Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất hữu cơ.
n 5 - TCVN 6991 - 2001: Chất lượng không khí – Tiêu chuẩn thải theo tải lượng của các chất vô cơ - TCVN 6994 - 2001: Chất lượng không khí – Tiêu chuẩn thải theo tải lượng của các chất hữu cơ. Kim loại nặng (KLN) và các dạng tồn tại của KLN trong đất , nguồn gốc phát sinh 2. Kim loại nặng và các dạng tồn tại của kim loại nặng trong đất Thuật ngữ KLN nhằm nói tới bất cứ một nguyên tố nào có khối lượng riêng lớn (d > 5 g/cm3) và thể hiện độc tính ở nồng độ thấp. Tuy nhiên, độ độc của KLN còn phụ thuộc vào các dạng tồn tại của chúng ở trong đất.
Khi nghiên cứu sự tích luỹ của KLN trong đất mà chỉ xem xét hàm lượng tổng số thì chưa thể đánh giá đúng độ độc của chúng đối với cây trồng cũng như chiều hướng biến đổi của chúng ở trong đất. Chúng có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau nhưng chủ yếu ở các dạng sau đây: dạng linh động, liên kết với hữu cơ, liên kết với gốc cacbonat, với oxit sắt, với oxit mangan. - Dạng linh động: Các kim loại nặng được hấp phụ trên bề mặt các hạt đất (hạt sột, cỏc oxit sắt và oxit mangan bị solvat hoỏ, cỏc axit mùn). Đây là dạng mà cây trồng dễ hấp thu trong quá trình hút dinh dưỡng và nước vào cơ thể.
- Dạng liên kết cacbonat: Các kim loại nặng tồn tại dưới dạng các muối cacbonat (CO32-) trong đất. Sự tồn tại và liên kết của các dạng này phụ thuộc rất nhiều vào pH của đất cũng như lượng cacbonat trong đất. - Dạng liên kết oxit sắt, oxit mangan: Dạng này dễ hình thành do các oxit sắt và oxit mangan tồn tại trong đất như kết von đá ong, vật liệu gắn kết giữa các hạt đất. Các oxit này là những chất loại bỏ rất tốt các KLN nhờ quá trình nhiệt động học không ổn định dưới điều kiện khử.
- Dạng liên kết với chất hữu cơ: n 6 KLN liên kết với các chất hữu cơ khác nhau trong đất như : sinh vật đất, sản phẩm phân giải của chất hữu cơ, chất hữu cơ bao phủ bên ngoài hạt đất,…Do đặc tính tạo phức và peptiz hoá của các chất hữu cơ làm cho các kim loại tích luỹ lại trong đất (các chất hữu cơ bị oxy hoá, phân giải dẫn đến sự giải phóng các kim loại nặng vào đất). - Dạng còn lại: Bao gồm các KLN nằm trong cấu trúc tinh thể của các khoáng vật nguyên sinh và thứ sinh. Dạng này rất khó giải phóng ra môi trường dưới các điều kiện tự nhiên bình thường. Do tác dụng của các quá trình phong hoá, đặc biệt là phong hoỏ hoỏ học và phong hoá sinh học mà các KLN dần dần được giải phóng ra môi trường đất.
Nguồn gốc phát sinh kim loại nặng trong môi trường đất Kim loại trong đất ban đầu một phần được sinh ra từ các quá trình hoạt động địa hoá của khoáng vật mẹ và đi vào đất thông qua quá trình phong hoỏ hoỏ học. Tuy nhiên, với quá trình phong hóa hóa học thì lượng kim loại đi vào đất là không đáng kể mà chủ yếu kim loại đi vào đất là do các hoạt động sản xuất của con người. Các hoạt động đó bao gồm: - Hoạt động sản xuất công nghiệp - Hoạt động sản xuất nông nghiệp - Hoạt động khai khoáng quặng chứa kim loại - Kim loại từ rác thải 2. Sự ảnh hƣởng của kim loại nặng tới cây trồng và sức khỏe con ngƣời Tính độc của một số KLN tồn dư trong rau và trong cơ thể con người: * Tính độc của kẽm (Zn) - Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn gây độc đối với cây trồng khi Zn tích tụ trong đất quá cao.
Dư thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục. Sự tích tụ Zn trong cây quá nhiều gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zn trong cơ thể n 7 người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà đặc biệt là môi trường đất[1].